汽車材料回收再利用報廢汽車拆解回收金屬材料利用

1、第三章 報廢汽車拆解回收金屬材料利用3.1 報廢汽車金屬材料回收概述v3.1.1 報廢汽車金屬材料構(gòu)成v一輛報廢汽車中，金屬材料占80%左右，其中有色金屬占3%-4.7%。v汽車上使用的金屬材料主要可分為黑色金屬和有色金屬。黑色金屬可分為灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵，碳素鋼（普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼）、合金鋼；有色金屬有鋁、鎂、銅合金、少量的鋅、鉛及軸承合金。鋁的含量最多，主要以鋁合金的形式應(yīng)用。項目轎車卡車公共汽車Kg/臺百分比/%Kg/臺百分比/%Kg/臺百分比/%生鐵35.73.250.83.3191.13.9鋼材871.277.71176.776.13791.176.6有色金屬52.44.

2、772.34.7146.73.0其他161.814.4246.115.9817.816.3合計1120.1100.01545.9100.04946.7100.0v3.1.2 報廢汽車金屬材料回收利用體系送拆車廠排除廢油拆卸分類金屬回收修復(fù)使用直接重用機(jī)械處理送鋼廠冶煉國內(nèi)汽車回收的典型流程v國外回收廢舊生產(chǎn)線主體是破碎機(jī)，輔助設(shè)備室輸送、分選、清洗裝置。先由破碎機(jī)用錘擊方法將廢鋼鐵破碎成小塊，再經(jīng)磁選、分選、清洗，把有色金屬盒非金屬、塑料、油漆等雜物分離出去，得到的潔凈廢鋼鐵是優(yōu)質(zhì)煉鋼原料。這樣處理廢舊汽車的生產(chǎn)線在世界上已有600多條，但大多數(shù)集中在汽車工業(yè)發(fā)達(dá)的國家。v3.1.3 報廢汽車

3、金屬材料的機(jī)械處理v（1）剪切工序：用廢鋼剪斷機(jī)將廢鋼剪斷，以便運(yùn)輸和冶煉。v（2）打包工序：用金屬打包機(jī)將駕駛室在常溫下擠壓成長方形包塊。v（3）壓扁工序：用壓扁機(jī)將廢舊汽車壓扁，使之便于運(yùn)輸、剪切或粉碎。v（4）粉碎工序：用粉碎機(jī)將被擠壓在一起的汽車殘骸用錘擊方式撕成適合冶煉廠冶煉的小塊。對于金屬材料的機(jī)械處理有三種可供選擇的方案名稱處理方法推薦設(shè)備汽車殼體采用金屬打包機(jī)打包Y81-250B，Y81-315Y81-400汽車大梁采用廢鋼剪斷機(jī)剪斷Q43-63B型鱷魚式廢鋼剪斷機(jī)變速箱、發(fā)動機(jī)缸體鑄鐵破碎機(jī)破碎 PSZ-160型鑄鐵破碎機(jī)機(jī)械處理方案一機(jī)械處理方案二名稱處理方法推薦設(shè)備汽車殼

4、體和大梁 門式廢鋼剪斷機(jī)預(yù)壓剪斷Q91Y-630，Q91Y-800，Q91Y-1000，Q91Y-1200變速箱、發(fā)動機(jī)缸體鑄鐵件破碎機(jī)破碎PSZ-160型鑄鐵破碎機(jī)vY81-250B 金屬液壓打包機(jī)金屬液壓打包機(jī) Q91-Y系列廢鋼剪斷機(jī)Q43Y-65E 鱷魚式液壓剪斷機(jī)鱷魚式液壓剪斷機(jī) v方案三：采用廢汽車處理專用生產(chǎn)線整車處理，即送料送料壓扁剪斷小型粉碎機(jī)粉碎風(fēng)選磁選出料或送料大型粉碎機(jī)粉碎風(fēng)選或水選出料v3.1.4 報廢汽車金屬材料的回收設(shè)備v世界上能加工出理想廢鋼鐵的設(shè)備室廢鋼鐵生產(chǎn)線，我國廣州鋼鐵公司于1995年從美國引進(jìn)了一條生產(chǎn)線，1996年底投入運(yùn)行。v拆車技術(shù)和設(shè)備落后引起

5、的直接后果是對資源的浪費(fèi)，目前我國報廢舊車上以材料回收的零部件存在回收利用率低、效率低、回收種類少等問題。 v打包機(jī)液壓機(jī)和剪切設(shè)備在我國相對來說，起步較早些，有數(shù)家生產(chǎn)這些設(shè)備的企業(yè)，其中處于主導(dǎo)地位的是宣昌機(jī)床股份有限公司，該公司從70年代初開始金屬回收機(jī)械的研究，擁有全國唯一的金屬回收機(jī)械研究所，主要產(chǎn)品有4個系列50多個規(guī)格型號。1982年后，該公司又成功開發(fā)了可將整個汽車駕駛室一次壓成合格爐料的Y81-250金屬打包液壓機(jī)和可將半個解放、東風(fēng)等車型的駕駛室壓成包塊的Y81-160型金屬打包液壓機(jī)。目前該公司正在研制開發(fā)廢鋼鐵生產(chǎn)線中的主體設(shè)備破碎機(jī)，已經(jīng)做了收集國內(nèi)外資料、社會市場調(diào)

6、研等工作，為開發(fā)汽車粉碎機(jī)做了可行性研究，并與法國TEAM公司簽定了廢鋼鐵生產(chǎn)技術(shù)合作協(xié)議。 v3.2 報廢汽車鋼鐵的回收v3.2.1 汽車鋼鐵的來源及分類v汽車上鋼鐵主要可以分為鋼板、特殊鋼和鑄鐵v3.2.1.1 鋼板v（1）熱軋鋼板 主要用于車架等承受應(yīng)力較大的零件，如汽車的縱梁和橫梁等。它是采用雙相鋼通過控制軋制而成。發(fā)動機(jī)縱梁v（2）冷沖壓鋼板v小于等于4mm的薄鋼板，一般用來制造駕駛室、發(fā)動機(jī)罩、翼子板、車廂、散熱管熱爐罩等不受載荷的各種覆蓋零件；大于4mm的厚鋼板用來制造承受一定載荷的零件，如大梁、橫梁、車架、保險杠等。v（3）涂鍍層鋼板v涂鍍層鋼板有鍍鋅板和鍍鋁板，鍍鋅板沖壓性能

7、、焊接性能都較好，可用作駕駛室底板、車身覆蓋件和油箱等汽車零件；鍍鋁板耐腐蝕性能和鍍層耐熱性好，主要用在消聲器、排氣管等零件。v（4）復(fù)合減震鋼板v復(fù)合減震鋼板是由低成本的鋼板和低質(zhì)量樹脂結(jié)合而成，其特點是減輕汽車質(zhì)量，降低車內(nèi)噪聲。它主要用作擋泥板、隔板、底板和頂板、油底殼、隔聲板等。v3.2.1.2 特殊鋼v（1）彈簧鋼v汽車上某些零件如鋼板彈簧、發(fā)動機(jī)氣閥彈簧、懸掛彈簧、離合器膜片彈簧和波形片彈簧等，用彈簧鋼制造。要求具有高的和穩(wěn)定的彈性極限，高的強(qiáng)度和疲勞極限，并能承受較大的沖載荷，具有足夠的塑性和韌性。v（2）齒輪鋼v汽車中的變速箱齒輪、差速齒輪、后橋齒輪等在工作時承受交變彎曲力的作

8、用，換擋時又承受沖壓，輪齒的表面再帶有滑動的滾動摩擦中受到接觸壓力和摩擦力的作用。具有高的疲勞極限，合適的芯部強(qiáng)度和韌性，輪齒表面耐磨性后橋齒輪v（3）調(diào)質(zhì)鋼v曲軸、凸輪軸、連桿、連桿螺栓，缸蓋螺栓、后半軸、轉(zhuǎn)向節(jié)等零件所用鋼材一般均為調(diào)質(zhì)鋼，即中碳結(jié)構(gòu)鋼或中碳低合金結(jié)構(gòu)鋼，采用調(diào)質(zhì)處理以獲得所需要的性能。曲軸高的強(qiáng)度、硬度，適當(dāng)?shù)捻g性v（4）非調(diào)質(zhì)鋼v非調(diào)質(zhì)鋼是在碳素結(jié)構(gòu)鋼中加入微量釩、鈦、鈮，通過軋制和鍛造直接冷卻，微合金元素的碳化物或碳氮化物彌散析出，起到析出強(qiáng)化和細(xì)化晶粒作用。v非調(diào)質(zhì)鋼在工業(yè)上的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，已成功地用來制造汽車中的曲軸、連桿、半軸、齒輪軸和軸類零件。v（5）滲碳

9、鋼v用于制造齒輪、活塞銷、凸輪軸、氣閥挺桿、拉桿、球頭銷、球碗、前橋半軸、萬向節(jié)十字軸等。v（6）不銹鋼v汽車排氣閥及排氣系統(tǒng)中的排氣歧管、溢流管、退化轉(zhuǎn)化器、消聲器和尾管等采用耐熱不銹鋼制造。v（7）易切削鋼v各種標(biāo)準(zhǔn)件、齒輪、轉(zhuǎn)向齒條、閥簧座、連桿、曲軸。v3.2.1.3 鑄鐵v變速箱、發(fā)動機(jī)缸體v3.2.2 汽車鋼鐵的回收利用工藝v3.3 報廢汽車鋁的回收v3.3.1 汽車鋁的來源v隨著汽車輕量化運(yùn)動的不斷發(fā)展，鋁、鎂合金的用量不斷加大。鋁及其合金在汽車上的應(yīng)用對燃料經(jīng)濟(jì)性起著決定性的作用，車重每降低100kg，油耗可減少0.7L/100Km。鋁合金是最激昂的汽車輕量化用材。美、德、日三

10、國汽車用鋁量及鋁使用率國家1977年1980年1983年1986年1989年用鋁量/(kg/輛)使用率/%用鋁量/(kg/輛)使用率/%用鋁量/(kg/輛)使用率/%用鋁量/(kg/輛)使用率/%用鋁量/(kg/輛)使用率/%美國452.50543.90614.30644.60715.00德國353.00393.5434.00464.50505.00日本292.60363.30373.50433.90584.90日本每輛轎車用鋁量發(fā)動機(jī)排量/mL發(fā)動機(jī)熱交換器轉(zhuǎn)向器車身傳動系車輪其他1000 10-203-50.5-18-161.5-21000-180012-383-101-24-58-121

11、7-262-3180020-412-132-312-307-2629-403-5v發(fā)達(dá)國家小汽車用鋁材，80年代每輛汽車平均為55kg,1995年每輛為130kg，2000年平均每輛車達(dá)到270kg，中型車及大型車用鋁量更多，交通運(yùn)輸業(yè)用鋁為鋁產(chǎn)量的26%。而在我國，鋁材在汽車上的應(yīng)用還較少，鋁化率很低，1995年不超過7%，目前生產(chǎn)的轎車最高用鋁量約為55kg/輛，平均在48kg左右，交通運(yùn)輸業(yè)用鋁量僅為鋁產(chǎn)量的5.7%。因此，我國將加快汽車鋁化的步伐，特別是小轎車的鋁化率可能超過20%。據(jù)預(yù)測，汽車零部件的極限鋁化率可達(dá)50%左右。福特P2000采用鋁合金骨架，鋁合金用量為333kg，達(dá)到

12、37%。整備重量僅為906kg,是目前最輕的中型車，比傳統(tǒng)車減重40%左右，該車所采用黑色金屬僅為222kg,車用鋁合金典型材料的性能材料高硅鋁合金Al-120鋁鎂系合金5052 5182鋁銅鎂系合金2036 2008鋁鎂硅系合金6009 6013性能密度（g/cm3）2.72.72.72.72.72.72.7抗拉強(qiáng)度/MPa3.51.92.93.42.52.63.2屈服強(qiáng)度/MPa1.40.81.42.01.31.41.7v3.3.2 汽車鋁的回收利用必要性分析v（1）現(xiàn)在的汽車其主要燃料仍然是石油產(chǎn)品，年消耗石油約占世界石油產(chǎn)量的48%，而石油的儲存量預(yù)計只夠開采到2100年，所以降低燃油

13、消耗是當(dāng)前汽車制造業(yè)的主要課題，一般途徑是提高發(fā)動機(jī)的效率（從設(shè)計入手），減少行駛，改善傳動機(jī)構(gòu)效率及減輕汽車自重等，而最有效的是減輕汽車自重。v（2）汽車自重減輕，會使燃油消耗降低，從而引起廢氣排放的減少，從而顯著減少CO、CO2、NOx、HC等造成空氣污染的氣體。v（3）汽車制造業(yè)大量使用的鋼材，其抗腐蝕性能較差。v（4）未來汽車的動力源若以電池代替發(fā)動機(jī)，由于受電池輸出功率的限制或為了減少發(fā)動機(jī)輸出功率的浪費(fèi)，輕量化最為關(guān)鍵。v3.3.3 汽車鋁的回收利用工藝v3.3.3.1 分選v分選的主要目的是將報廢車輛的有價材料按金屬-非金屬、重金屬-輕金屬、輕金屬材料相互混雜（鋁材和鎂材）、鋁合

14、金和鎂合金相互混雜（合金或合金系列）進(jìn)行分離，方法主要有手工分離和機(jī)械分離兩種。手工分選是在報廢車輛拆解時將有價材料按上述四種類別分開，不過手工分選勞動強(qiáng)度大，速度和效率都由此受到限制。v機(jī)械分選有連續(xù)自動分選、篩選、氣流分選、液流分選、磁力分選、電力分選等，主要看報廢車輛材料的性質(zhì)、含雜質(zhì)多少、類型及數(shù)量等因素決定來用何種機(jī)械分選方法。機(jī)械分選速度快、效率高，宜于大規(guī)模生產(chǎn)氣流分選機(jī)v3.3.3.2 分級v分級按新廢料、舊廢料、金屬屑、金屬碎屑或浮渣四個類別進(jìn)行。v新廢料一般無須再進(jìn)行預(yù)處理即可直接作為初級v原料進(jìn)入熔煉爐，熔煉回收率通常不小于97%。 舊廢料須進(jìn)行預(yù)處理，即經(jīng)過分選、磁選、

15、浮選- 沉降-分級等，必要時還須進(jìn)行渦流分選或強(qiáng)磁場分選，然后進(jìn)入熔煉工序。金屬屑、金屬碎屑或浮渣多數(shù)情況下也須經(jīng)破碎、分選等預(yù)處理才能進(jìn)入熔煉工序。金屬含量過低的殘渣則退出清除。v3.3.3.3 熔煉v報廢車輛含鋁廢料經(jīng)分級預(yù)處理以后即被送往熔煉工序。控制爐內(nèi)氣氛的燃?xì)饧八s物對金屬熔煉的還原至關(guān)重要；選擇合適的熔煉、精煉工藝及全程控制決定著再生鋁的質(zhì)量及熔煉回收率。在這里金屬屑鹽渣粉塵等都會對熔煉產(chǎn)生影響。v有些廢料中含有夾雜物或者表面黏附著涂層或雜v質(zhì)，通常須在多室爐中進(jìn)行焙燒，然后送入精煉爐中精煉。v1.配料v根據(jù)廢鋁料的配制及質(zhì)量狀況，按照再生產(chǎn)品的技術(shù)要求，選用推算出各種濾料的用

16、量，配料應(yīng)考慮到金屬的氧化燒損程度。v2.在生成變形鋁合金v變形鋁合金經(jīng)壓力加工成型材，用廢舊鋁合金可生產(chǎn)的變形鋁合金有3003、3105、3004、3005、5050等。v3.再生鑄造鋁合金v廢舊鋁料中只有一小部分再生成變形鋁合金，約1/4再生成煉鋼用的脫氧劑。而大部分再生成鑄造用的鋁合金，主要是壓鑄用的鋁合金。v（1）熔煉設(shè)備及熱能：熔煉廢舊鋁料設(shè)備多為火焰反射爐，還有拱式火焰爐，燃料用煙煤、柴油、燃?xì)饣蛱烊粴?。另外也可采用多工頻感應(yīng)電爐。v（2）中間合金的配制。在鋁合金中，一般為多元合金，常含有硅、銅、鎂、錳，有的含鈦、鉻、稀土等。一般將熔點較高或易氧化燒損的金屬配制成熔點較低的中間金屬

17、使用，可使金屬成分比較均勻，避免熔體過熱而增加燒損及吸氣量。配制的中間合金為Al-10%Mn， Al-10%Mg， Al-50%Cu， Al-5%Ti， Al-5%Cr， Al-10%RE。紫銅可直接入爐，電解銅塊最好配制成1:1的中間合金。v（3）鑄造鋁合金的熔煉。v由于汽車對壓住鋁合金需求量的不斷增加，采用其廢舊鋁料再生成壓鑄鋁合金Y112、Y108等式完全可行的，而含鐵、鋅、鉛等雜質(zhì)過高的廢鋁料，只能再生成鋁錠作煉鋼脫氧用。配料先加鋁錠或厚實的大塊料加熱升溫加薄片碎屑或鋁屑加熔劑加硅加銅升溫至800-850鋁錳中間合金鋁鎂中間合金取樣進(jìn)行化學(xué)分析澆注v（4）煉鋼用的雜鋁錠的再生：從混合爐

18、渣中回收出來的鋁料中鐵硅含量較高，有的廢舊鋁料的鐵含量超過10%，鋅含量超過2%，有的被氧化銹蝕嚴(yán)重，將這些料用來熔化成煉鋼脫氧用的雜鋁錠。v（5）爐渣會再生成硫酸鋁式或堿式AlCl3:爐渣灰中還含有一定量的金屬鋁及Al2O3，經(jīng)濕法浸過、過濾、濃縮、蒸發(fā)后再生成化工產(chǎn)品，可用于渾水澄清、配制滅火藥劑、造紙工業(yè)工膠劑及印染工業(yè)的媒染劑等。v3.3.4 汽車鋁合金后回收的新工藝v鋁合金液化分離裝置鋁渣灰生產(chǎn)硫酸鋁的工藝流程示意圖v3.4 報廢汽車其他金屬材料的回收v3.4.1 汽車鎂的回收v3.4.1.1 汽車鎂的來源和分類v鎂的密度為1.74g/cm3，只有鋁的2/3，是一種最輕的結(jié)構(gòu)材料。鎂合金強(qiáng)度不高但比強(qiáng)度很高，加工性能好。v由于鎂合金比鋁合金便宜，其發(fā)展趨勢是將取代鋁合金壓鑄件。今后的課題是積極開展防止鎂合金溶液的易燃化合鎂屑的再生利用。v汽車工業(yè)能采用鎂壓鑄件的場合大致可分為兩大類：一類是以鎂取代原先以其他材料用作壓鑄件的領(lǐng)域；另一類是直至目前還在采用焊接鋼結(jié)構(gòu)或鋁材料的場合。v最常見的是鎂壓鑄件替換鋅壓鑄件。例如點火裝置外殼、變速箱外殼、進(jìn)氣歧管等。v很多轎車鑄件開始采用鎂合金，以適應(yīng)汽車輕量化的要求。這些鎂合金鑄件包